История разработки персонального компьютера

История разработки персонального компьютера
Константин Владимирович Ефанов

В монографии выполнен исторический обзор разработки компонентов и программного обеспечения персонального компьютера.

Введение

В монографии рассмотрена история разработки персонального компьютера с графическим интерфейсом.

Компоненты и программное обеспечение компьютеров были разработаны в различных компаниях. И поэтому монография поделена на главы с названиями ключевых компаний, в которых ковалась история разработки компонентов и программного обеспечения будущего персонального компьютера. В процессе изложения, приводилось взаимодействие между компаниями, приведшее к появлению персонального компьютера и графического интерфейса.

При написании работы автор опирался на открытые источники в сети Интернет.

Тема создания сети Интернет не входит в планируемый объем книги.

__

Посвящается Богу Святому Духу.

Выражаю благодарность моей маме, Татьяне Викторовне. Ее фото в период внедрения персональных компьютеров помещено на обложку монографии.

Разработка компьютеров в

Intel

Компания с названием Intel основана в 1960-х для выпуска интегральных схем. Название произошло от слияния слов Integrated и Electronics, то есть интегрированная электроника.

В 1953 Шокли был в калифорнии и начал самостоятельно заниматься разработкой кремниевых транзисторов. Шокли открыл компанию в Пало-Альто для выпуска лучшиз транзисторов в промышленности.

Нобелевский лауреат Уильям Шокли принял на работу специалистов: Гордона Мура, Роберта Нойса, Джея Ласта, Джина Хоурни, Виктора Гринича, Юджина Кляйнера, Шелдона Робертса и Джулиуса Бланка. Гордон мур впоследствии стал известен формулировкой своего закона Мура «количество транзисторов (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80), размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца».

Затем по причинам личного характера от Шокли ушли сотрудники и основали свою компанию. Гараж Виктора Гринича в Пало-Альто. Гордон Мур и Джин Хоурни курировали процесс превращения кремния в полупроводник, а Боб Нойс и Джей Ласт – вопросы фотолитографии, Шелдон Робертс занимался выращиванием кристаллов кремния, Виктор Гринич написал первые технические характеристик первого транзистора 2N696. Разработку транзистора началась в компании Shockley Transistor, еще до перечисленных специалистов. Роберт Нойс курировал организационные проблемы работы компании.

Нойс нашел инвесторов для компании. Компания выполняла заказы на изготовления транзисторов. Нойл разделение людей на 2 группы под руководством Мура и Хоурни для соревновательной разработки.

Хоурни использовал подход фотолитографии. Рисовалась схема в рамках на большом формате так как она была сложной и затем делалась фотография. Изображение, полученное на фото уменьшали до диапозитива. Каждый слайд отвечал своему слою схемы. Тогда схемы были двух или трехслойными.

Кремний, выращенный в форме цилиндра резался на пластины. Пластина покрывалась фоточувствительным химикатом. На химикат направлялись лучи света, ультрафиолета или лазера и темные области со слайда переносились как не засвеченные участки на пластину. Потом эти не засвеченные участки убирали кислотным реактивом. После этого вводили полупроводниковые примеси на эти участки или накладывали на металлический проводник или изолятор. Более подробно можно ознакомится в специальной литературе. Хоурни сделал схему почти двухмерной взамен существовавших тогда объемных схем.

Отметим еще раз, что Хоурни на том момент времени заложил основу производства современных процессоров. Этот проект Нойса получил название интегральной цепи.

С получением такой технологии в распоряжении компании, технологи всех остальных компаний сразу оказались устаревшими.

Вместе в тем в компании Texas Instruments инженером Килби в процессе работы над уменьшением транзисторов был предложен способ соединения транзисторов проводками на единой подложке. Плюсом его руководителей отметим то, что, когда они представил им свои мысли, получил поддержку. Но Нойс, однако, также работал над проблемой уменьшения размеров транзисторов и повышения. Техническое решение фирмы Нойса имело преимущества перед решением Килби. Например, у Нойса использовался планарный процесс для соединения транзисторов. Техническое решение Нойса могло быть реализовано в промышленных масштабах по приемлемым ценам.

С этого момента существовавшие транзисторы устарели и приобрели историческое значение.

Уже после событий разработки интегральной цепи в компанию был набор молодых сотрудников, среди которых был Майк Маркула, который впоследствии станет третьим со основателем Apple (см. ниже). Владельцами Intel стали Нойс и Мур. NM Electronics Inc. основана в 1968 Артом Роком, Нойсом и Муром.

Для производства выбрали МОП-структуры с кремниевыми затворами так как многокристаллические модули памяти сложны. МОП-структуры производились в промышленных конкурентных объемах. Мур предложил для повышения конкурентости углы каждого чипа скругляли (обтекаемая обработка стекла).

Крупным потребителем интегральных схем стали появившиеся компьютеры. Кроме того с законом Мура цены на компьютеры оставались на одном уровне, а мощность росла. По тенденциям того времени было имелась концепция чипа общего назначения, который может программироваться под конкретные условия.

В Intel поступил заказ на разработку микропроцессора. В лабораториях находились инженеры из сраны восходящего солнца. К тому времени в Intel уже работал Тед Хофф. Он доложил Нойсу о возможности упрощения схемы. Тогда Нойс решил как и в прошлом в случае с интегральной сземой разделиться коллектив на 2 команды. В первой продолжали проект японский инженеры, вторую группу возглавил Тед Хофф. Ране Хофф по-видимому возглавлял проектный отдел в Intel. Хофф трубился в одиночестве над своей концепцией многоцелевого процессора. Затем Хофф подключил к работе программиста Стэна Мэйзора для написания программного обеспечения доя процессора, получившего название Intel 4004. Первая группа разработчиков так ни к чему и не пришла. Победило техническое решение Хоффа.

После этого в компанию пришел Федерико Фаджин, изобретатель МОП-структуры с кремниевым затвором. Фаджин писал методы проектирования процессоров на произвольной логике. Каждый затвор был однозначно отнесен к его транзистору. После такая схема стала широко распространенной. Фактически получилось решение, предшествующее процессору на одном кристалле. Но потом с разработкой однокристального компьютера микросхемы обозначались в соответствии с обозначением микросхемы процессора.

В 1970 Фаджима испытал свой 4004 с положительным результатом. А Стен Мейзор разработал программное обеспечение для 4004.

Имя разработчика процессора 404 было выбрано Теда Хоффа. Японский специалист Шима имел свои претензии на право называться разработчиком. Фаджин не упоминался как разработки в Intel.

На сегодняшний день выстроилась линейка ответственных лиц: Хофф как основатель концепции, Фаджин как разработчик, Шима как строитель, Мейзор как программист. Однако, Нойс как топ менеджер не упоминается.

В модели 4004 4 схемы выполняли 4 функции – RAM, ROM, ввода-вывода и логики. Уменьшения размеров чипа означало выполнение операций на одной схеме.

Через полгода вышел процессор 8008 из четырех схем, разработанный Фаджимом.

В электронике по инерции первоначально не покупались компьютеры с новыми технологиями от Intel. Затем ситуация постепенно изменилась.

Фаджин поставил цель сделать односхемный процессор и тем самым по закону Мура увеличить производительность компьютера. Так как для 4004 и 8008 была критика по их вычислительной мощности. Так Фиджин разработал схему 8080 процессора. Продвижением продуктов на рынок занимались опытные маркетологи.

В Intel пришли к пониманию, что спросом будут пользоваться компьютеры, например, Apple, предназначенные как мини-компьютеры для программирования для простого домашнего использования. Компании необходимо было переопределить выпускаемые устройства.

Intel и IBM подписали контракт. Подразделение Дона Эрстриджа разработало коробку с центральный процессов, до этого приобретя процессор Intel 8086. Однако, у IBM отсутствовало программное обеспечение к компьютеру. Эрстридж отслеживая Apple видимо понял, что IBM может уйти с рынков, если не будет следовать тренду последних разработок.

На почве того, что для компьютеров IBM требовалось программное обеспечение, в этой части проблемы возник Бил Гейтс с Полом Алленом, как топ-менеджеры из компании Microsoft.

Их принимали и они приехали так как для компьютеров IBM потребовалась операционная система и программное обеспечение. Билл Гейст презентовал DR-ROS от компании Digital Research. Однако, IBM в итоге сказали разработать собственный вариант операционной системы. И Билл Гейтс представил им MS-DOS, права на которую он выкупил у Seattle Computer Products (https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Seattle_Computer_Products&action=edit&redlink=1) (была проведена модификация операционной системы под компьютеры IBM). Права на MS-DOS Гейтс приобрел у одной из компьютерных компании Сиэтла (по открытым источникам).